首先科普一下什么是机器人。中国科学家对机器人的定义是:机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。
机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。人类希望制造一种像人一样的机器,以便代替人类完成各种工作。
据战国时期记述官营手工业的《考工记》一则寓言记载,中国的偃师(古代一种职业)用动物皮、木头、树脂制出了能歌善舞的伶人,不仅外貌完全像一个真人,而且还有思想感情,甚至有了情欲。这虽然是寓言中的幻想,但其利用了战国当时的科技成果,也是中国最早记载的木头机器人雏形。
看过《达芬奇密码》的人也许都知道,达芬奇不仅是个画家,还精于机械。
500多年前,达芬奇在人体解剖学的知识基础上利用木头、皮革和金属外壳设计出了初级机器人。根据记载,这个机器人以齿轮作为驱动装置,肌体间连接传动杆,不仅可以完成一些简单动作,还能发声,因为内部还配置了自动鼓装置。不过,现代人并不能确定达芬奇是否真的造出了这个机器人,但根据其设计倒是可以还原出堪称世界上第一个人性机械的“铁甲骑士”。
达芬奇设计出的初级机器人
同样是利用齿轮和发条的原理,19世纪时,瑞士的钟表匠还发明了会写字的机器人。其实,包括今天的少年创客教程中,许多发明依旧利用齿轮传动原理,不同的是多了个马达来做驱动。
从战国到文艺复兴之间的时候,我国一些发明家也设计出了许多机械设备,比如诸葛亮早出的带有传动装置的“木流牛马”机器马车,用于运送军粮。此外还有张衡发明的计里鼓车,能够自动计算车程并予以击鼓提醒。
据维基百科资料,1738年,法国技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭,它会嘎嘎叫,会游泳和喝水,还会进食和排泄。这只机器鸭主要被用于医学研究。
具有生物功能的机器鸭
最早的遥控装置是19世纪晚期得到展示的鱼雷控制装置 Brennan torpedo。该装置发明于1897年,是世界上第一个实践性的导弹控制装置,而后来世界的设备中,无线遥控系统无论是在机器人还是其他领域都得到普及性应用。
第一个遥控系统
“机器人”一词最早出现在捷克作家Karel 1921年的作品中,用来形容虚构的机器人角色。
基于前人的技术,1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“ Televox”,并在纽约举行的世界博览会上展出。它是一个电动机器人,装有无线电发报机,可以回答一些问题,但该机器人不能走动。
1928年, W. H. Richards发明出第一个人形机器人。这个机器人内置了马达装置,能够进行远程控制及声频控制。
同样在1928年,日本 生物学家Makoto Nishimura研发出了本土的第一个机器人Gakutensoku。
现代型机器人的研究发展从20世纪中期开始。当时由于计算机技术的突破性进展及原子能的开发需求,能够投入生产的工业机器人应运而生。其中计算机技术是机器人自动化操作的支撑,而充满放射性的原子能。
1942年,美国著名科幻小说家、文学评论家艾萨克·阿西莫夫(Isaac Asimov)在作品《我,机器人》中提出了“机器人学三定律”,该理论被称为“现代机器人学的基石”。恩格尔伯格第一次遇见George Devol时就讨论了这个哲学原理。
阿西莫夫提出:
第一法则:机器人不得伤害人类,或坐视人类受到伤害;
第二法则:除非违背第一法则,机器人必须服从人类的命令;
第三法则:在不违背第一及第二法则下,机器人必须保护自己。
1954年美国George Devol最早提出了工业机器人的概念,并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节,利用人手对机器人进行动作示教,机器人能实现动作的记录和再现。这是世界第一台可编程的机器人,其于1961年投入到通用汽车生产线上开始参与工作。
Unimate采用的控制方式称为“示教再现机器人”,现在的工业机器人大多仍然沿用这种控制方式。